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Jugendliche als Teilchenphysiker "für einen Tag"

Es ist eine einzigartige Gelegenheit für Oberstufenschüler: Im Rahmen der International Masterclasses können sie auf Teilchenjagd gehen und mit Daten arbeiten, die vom leistungsfähigsten Beschleuniger der Welt stammen – dem Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Genf. Forschungseinrichtungen rund um den Globus öffnen nun schon zum zehnten Mal ihre Türen und laden Jugendliche ein, sich einen Tag lang als Teilchenphysiker zu versuchen. International Masterclasses finden unter breiter deutscher Beteiligung vom 12.3. bis zum 12.4.2014 statt. Veranstalter ist die International Particle Physics Outreach Group (IPPOG), die rund 10.000 Teilnehmer in 40 Ländern erwartet.

Zu den 20 Forschungstagen an Physikinstituten in Deutschland haben sich mehr als 1000 Jugendliche angemeldet. Alle Veranstaltungen finden statt in Zusammenarbeit mit Netzwerk Teilchenwelt, dem bundesweiten Netzwerk zur Vermittlung von Teilchenphysik an Jugendliche und Lehrkräfte. Gemeinsam nehmen die LMU München, der Exzellenz Cluster Universe der TU und das Max-Planck-Institut für Physik vom 02.-03. April an den International Masterclasses teil. Am Max-Planck-Institut für Physik werden 65 Schüler aus der Region erwartet. Prof. Allen Caldwell, Direktor am MPI für Physik, freut sich auf die Nachwuchsforscher: „Viele Schüler finden die Teilchenphysik genauso faszinierend wie wir Wissenschaftler. Bei den International Masterclasses können sie mit Originaldaten vom CERN arbeiten. Das kommt bei den Jugendlichen sehr gut an.“

Teilchenphysik ist derzeit ein äußerst populäres Forschungsgebiet. Als im Sommer 2012 am CERN die Existenz eines Higgs-Bosons bekannt gegeben wurde, waren Medienecho und öffentliches Interesse gewaltig. International Masterclasses lassen Jugendliche an dieser Entwicklung teilhaben und stellen ihnen Originaldaten von Experimenten am LHC zur Verfügung. Grundidee des Programms ist, dass die Schüler weitgehend selbst wie ein Forscher arbeiten. „International Masterclasses sind eine einzigartige Gelegenheit für Jugendliche, Seite an Seite mit Wissenschaftlern Originaldaten vom LHC auszuwerten und einen authentischen Eindruck von der modernen Forschung zu gewinnen“, so der Physiker Michael Kobel, Professor an der TU Dresden und Leiter des Programms.

Vier Experimente am Teilchenbeschleuniger LHC – ATLAS, CMS, ALICE und LHCb – haben Daten für das internationale Programm zur Verfügung gestellt. „Die Jugendlichen arbeiten mit den gleichen Daten wie die Forscher“, betont Michael Kobel. „Sie können untersuchen, welche Teilchen entstehen, wenn Protonen in den kilometerlangen unterirdischen Röhren des LHC mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zusammenstoßen.“ Schüler können beispielsweise das Z-Boson vermessen, die Struktur des Protons ergründen, Teilchen mit so genannter „Seltsamkeit“ aufspüren oder die Lebensdauer des D0 Teilchens ermitteln. Ein Höhepunkt ist der Nachweis des Higgs-Bosons. ATLAS und CMS haben Daten zugänglich gemacht, in denen man die Spuren des seltenen und kurzlebigen Teilchens erkennen kann. Auf diese Weise lässt sich für die Teilnehmer direkt nachvollziehen, wie eine wissenschaftliche Entdeckung zustande kommt.

200 Universitäten und Forschungsinstitute in 40 Ländern nehmen an den International Masterclasses teil. Neu dabei sind in diesem Jahr die Länder Chile, Jamaika, Ecuador und Mexiko. Die weltweite Beteiligung spiegelt die für die Teilchenphysik so typische internationale Zusammenarbeit wider. Praktisch erleben können die teilnehmenden Jugendlichen diese Facette der Forschung in einer Videokonferenz. In einer Konferenzschaltung mit Schülergruppen aus anderen Ländern und dem CERN oder Fermilab (Batavia, Illinois, USA) präsentieren und diskutieren die Jugendlichen ihre Messergebnisse – genau so wie dies auch die Forscher in ihren internationalen Kollaborationen tun. So erhalten die Schüler authentische Eindrücke vom Forschungsalltag in der Teilchenphysik.

Die Projektleitung der International Masterclasses ist an der TU Dresden angesiedelt. Veranstalter ist IPPOG, die International Particle Physics Outreach Group, ein eigenständiges Komitee aus Vertretern der am CERN forschenden Länder sowie von CERN und DESY. Ziel der Gruppe ist es, die Teilchenphysik einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich zu machen.